Лаборатория экспериментальной геохимии и петрологии мантии Земли — Новосибирский государственный университет

Большинство исследований лаборатории носит фундаментальный характер и направлено на изучение внутреннего строения мантии и ядра Земли и поведения вещества при высоком давлении. Прикладные аспекты включают разработку поисковых критериев для открытия месторождений алмазов, поиска минерального сырья, связанного с основными и ультраосновными интрузиями, карбонатитами, а также синтез новых высокобарических материалов на основе углерода, которые будут применяться в технологиях высокого давления и микроэлектронике.

Направления работы лаборатории

Традиционное направление для Института геологии и минералогии СО РАН и Геолого-геофизического факультета НГУ – петрология алмаза, мантийных ксенолитов и кимберлитового магматизма. Крупнейшие коллекции ксенолитов и алмазов из кимберлитов Якутской провинции исследуются сотрудниками нескольких лабораторий начиная с 70-х годов. Мантийные породы с глубин 150–250 км, а также включения в алмазах, некоторые из которых свидетельствуют о глубине образования до 700–800 км являются единственным прямым источником информации о внутреннем строении Земли. Уровень аналитических методик 21 века позволяет исследовать наноразмерные включения в алмазах, которые несут уникальную информацию об их происхождении.
Изучение геохимии и петрология магматических пород Азиатского региона является вторым важнейшим направлением исследований. Кимберлиты являются редчайшим типом пород, хотя несут прямую информацию о строении самых глубинных зон Земли. Наиболее распространенные базальтовые магмы имеют глобальное значение для определения путей эволюции вещества и баланса масс в земной коре. Одновременно они несут косвенную информацию о плавлении и строении мантии Земли.
Экспериментальные исследования при сверхвысоких давлениях, которые позволяют реконструировать процессы магматизма на поверхности, а также заглянуть на глубины, недоступные для базальтовых и кимберлитовых магм. Организована лаборатория, где можно впервые в России проводить статические эксперименты при давлениях до 30 ГПа (что соответствует 800 км вглубь Земли) и температурах до 2500 К. Одновременно подобные эксперименты важны для синтеза новых материалов на основе алмаза и других соединений.
Важным аспектом аналитического направления является рентгеноструктурный анализ, с помощью которого исследуется большое количество новых природных минералов и материалов, синтезированных при высоких давлениях или в экспериментах при 1 атм.

Проведена комплексная работа, объединяющая петрологические и экспериментальные данные, свидетельствующие о преобладающей роли карбонатитовых расплавов в качестве агента переноса вещества в мантии Земли, агента метасоматоза корневой части литосферных плит и источника литосферных алмазов.

Проекты

Хоз. договор НИР «Геохимия микропримесей в ИМК из коренных тел территории работ ГРК АК "АЛРОСА" (ПАО)» — Рагозин А.Л. (2021-2023 гг) РНФ № 21-17-00024 «Роль хлоридов в процессах частичного плавления, мантийного метасоматоза и магмообразования на глубинах 100-200 км: экспериментальное исследование» — Шацкий А.Ф. (2021-2022 гг), на 2023 г. финансирование переведено в Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук, г Москва в связи с переездом руководителя.

Международные партнеры лаборатории

Tohoku University (Sendai, Japan); Tokyo University (Tokyo, Japan); Tokyo Institute of Technology (Tokyo, Japan); Ehime University (Matsuyama, Japan); Geophysical Laboratory and Department of Terrestrial Magnetism; Carnegie Institution of Washington (Washington DC, USA); Bayreuth University (Bayreuth, Germany); Géosciences Montpellier, Université de Montpellier (Montpellier, France); School of Physical Sciences, University of Tasmania (Hobart, Tasmania, Australia); ARC National Key Centre for GEMOC; Macquarie University (Sydney, Australia).

Геолого-геофизический факультет НГУ
Институт геологии и минералогии СО РАН

2022

Shatsky, V. S., Ragozin, A. L., Wang, Q. & Wu, M., 2022. Evidence of Eoarchean crust beneath the Yakutian kimberlite province in the Siberian craton // Precambrian Research. 369, 106512.

Skuzovatov, S. Y., Shatsky, V. S., Wang, Q., Ragozin, A. L. & Kostrovitsky, S. I., 2022 Multiple tectonomagmatic reactivation of the unexposed basement in the northern Siberian craton: from Paleoproterozoic orogeny to Phanerozoic kimberlite magmatism // International Geology Review. 64, 8, p. 1119-1138 20.

Skuzovatov, S., Shatsky, V. S., Ragozin, A. L. & Smelov, A. P., 2022. The evolution of refertilized lithospheric mantle beneath the northeastern Siberian craton: Links between mantle metasomatism, thermal state and diamond potential // Geoscience Frontiers. 13, 6, 101455.

Bekker, T. B., Sagatov, N. E., Podborodnikov, I. V., Shatskiy, A. F., Rashchenko, S., Goryainov, S. V., Davydov, A. & Litasov, K. D., 2022. High-Pressure Synthesis, Electronic Properties, and Raman Spectroscopy of Barium Tetraborate BaB4O7Polymorphs // Crystal Growth and Design. 22, 5, p. 3405-3412

Druzhbin, D., Rashchenko, S. V., Shatskiy, A. & Crichton, W. A., 2022. New High-Pressure and High-Temperature CaCO3Polymorph // ACS Earth and Space Chemistry 6, 6, p. 1506-1513

Shatskiy, A., Bekhtenova, A., Arefiev, A. V., Podborodnikov, I. V. & Litasov, K. D., 2022. Slab-derived melts interacting with peridotite: Toward the origin of diamond-forming melts // Lithos. 412-413, 106615.

Shatskiy, A., Bekhtenova, A., Arefiev, A. V., Podborodnikov, I. V., Vinogradova, Y. G., Rezvukhin, D. I. & Litasov, K. D., 2022. Solidus and melting of carbonated phlogopite peridotite at 3–6.5 GPa: Implications for mantle metasomatism // Gondwana Research. 101, p. 156-174.

Shatskiy, A., Bekhtenova, A., Podborodnikov, I. V., Arefiev, A. V., Vinogradova, Y. G. & Litasov, K. D., 2022. Solidus of carbonated phlogopite eclogite at 3–6 GPa: Implications for mantle metasomatism and ultra-high pressure metamorphism // Gondwana Research. 103, p. 188-204.

Shatskiy, A., Podborodnikov, I. V., Arefiev, A. V., Bekhtenova, A. & Litasov, K. D., 2022. The system KCl−CaCO3−MgCO3 at 6 GPa: A link between saline and carbonatitic diamond-forming fluids // Chemical Geology. 604, 120931

Shatskiy, A., Bekhtenova, A., Podborodnikov, I. V., Arefiev, A. V. & Litasov, K. D., 2022. Towards composition of carbonatite melts in peridotitic mantle // Earth and Planetary Science Letters. 581, 117395.

Bekker, T. B., Podborodnikov, I. V., Sagatov, N. E., Shatskiy, A., Rashchenko, S., Sagatova, D. N., Davydov, A. & Litasov, K. D., 2022. γ-BaB2O4: High-Pressure High-Temperature Polymorph of Barium Borate with Edge-Sharing BO4Tetrahedra // Inorganic Chemistry. 61, 4, p. 2340-2350.

2021

Belyanchikov, M. A., Abramov, P. A., Ragozin, A. L., Fursenko, D. A., Gorshunov, B. P. & Thomas, V. G., 2021. Distribution of D2O Molecules of First and Second Types in Hydrothermally Grown Beryl Crystals // Crystal Growth and Design. 21, 4, p. 2283-2291.

Ragozin, A. L., Agashev, A. M., Zedgenizov, D. A. & Denisenko, A. A., 2021. Evolution of the Lithospheric Mantle beneath the Nakyn Kimberlite Field: Evidence from Garnets in the Peridotite Xenoliths of the Nyurba and Botuoba Pipes // Geochemistry International. 59, 8, p. 743-756.

Shatsky, V. S., Ragozin, A. L., Skuzovatov, S. Y., Kozmenko, O. A. & Yagoutz, E., 2021. Isotope-geochemical evidence of the nature of the protoliths of diamondiferous rocks of the kokchetav subduction–collision zone (Northern Kazakhstan) // Russian Geology and Geophysics. 62, 5, p. 547-566.

Starikova, A., Prokopyev, I., Doroshkevich, A., Ragozin, A. & Chervyakovsky, V., 2021. Polygenic nature of olivines from the ultramafic lamprophyres of the terina complex (Chadobets upland, siberian platform) based on trace element composition, crystalline, and melt inclusion data // Minerals. 11, 4, p. 408.

Sagatova, D. N., Shatskiy, A. F., Sagatov, N. E. & Litasov, K. D., 2021. Phase Relations in CaSiO3 System up to 100 GPa and 2500 K // Geochemistry International. 59, 8, p. 791-800.

Shatskiy, A., Podborodnikov, I. V., Arefiev, A. V., Bekhtenova, A., Vinogradova, Y. G., Stepanov, K. M. & Litasov, K. D., 2021. Pyroxene-carbonate reactions in the CaMgSi2O6 ± NaAlSi2O6 + MgCO3 ± Na2CO3 ± K2CO3 system at 3–6 GPa: Implications for partial melting of carbonated peridotite // Contributions to Mineralogy and Petrology. 176, 5, 34.

Sagatova, D. N., Shatskiy, A. F., Gavryushkin, P. N., Sagatov, N. E. & Litasov, K. D., 2021. Stability of Ca2CO4- Pnma against the Main Mantle Minerals from Ab Initio Computations // ACS Earth and Space Chemistry. 5, 7, p. 1709-1715.

Vinogradova, Y. G., Shatskiy, A. F. & Litasov, K. D., 2021. Thermodynamic Analysis of Reactions of CO2 Fluid with Garnet and Clinopyroxene at 3–6 GPa // Geochemistry International. 59, 9, p. 851-857.

Shatskiy, A., Arefiev, A. V., Podborodnikov, I. V. & Litasov, K. D., 2021. Effect of water on carbonate-silicate liquid immiscibility in the system KAlSi3O8CaMgSi2O6-NaAlSi2O6-CaMg(CO3)2 at 6 GPa: Implications for diamond-forming melts // American Mineralogist. 106, 2, p. 165-173.

Bekker, T., Litasov, K., Shatskiy, A., Sagatov, N., Podborodnikov, I. & Krinitsin, P., 2021. Experimental and Ab Initio Investigation of the Formation of Phosphoran Olivine // ACS Earth and Space Chemistry. 5, 6, p. 1373-1383.

2020

Shatsky, V. S., Ragozin, A. L. & Sitnikova, E. S., 2021. The Nature of Heterogeneity of High-Chromium Garnets in Xenolite of Deformed Lherzolite from Udachnaya Kimberlite Pipe (Yakutia) // Doklady Earth Sciences. 501, 2, p. 1029-1037.

Skuzovatov, S. Y., Shatsky, V. S., Ragozin, A. L. & Wang, K. L., 2021. Ubiquitous post-peak zircon in an eclogite from the kumdy-kol, kokchetav uhp-hp massif (Kazakhstan): Significance of exhumation-related zircon growth and modification in continental-subduction settings // Island Arc. 30, 1, p. e12385.

Ragozin, A., Zedgenizov, D., Shatsky, V., Kuper, K. & Kagi, H., 2020. Deformation features of super-deep diamonds // Minerals. 10, p. 1.

Zedgenizov, D. A., Skuzovatov, S. Y., Griffin, W. L., Pomazansky, B. S., Ragozin, A. L. & Kalinina, V. V., 2020. Diamond-forming HDFs tracking episodic mantle metasomatism beneath Nyurbinskaya kimberlite pipe (Siberian craton) // Contributions to Mineralogy and Petrology. 175, 11, p. 105514.

Shatsky, V. S., Ragozin, A. L., Kozmenko, O. A. & Denisenko, A. A., 2020. Geochemical Evidence for Participation of the Subducted Crust in the Process of Transformation of the Subcontinental Mantle in the Yakutian Diamondiferous Province // Doklady Earth Sciences. 493, 1, p. 513-516.

Sagatova, D., Shatskiy, A., Sagatov, N., Gavryushkin, P. N. & Litasov, K. D., 2020. Calcium orthocarbonate, Ca2CO4-Pnma: A potential host for subducting carbon in the transition zone and lower mantle // Lithos. 370-371, p. 105637.

Shatskiy, A., Bekhtenova, A., Podborodnikov, I. V., Arefiev, A. V. & Litasov, K. D., 2020. Carbonate melt interaction with natural eclogite at 6 GPa and 1100–1200 °C: Implications for metasomatic melt composition in subcontinental lithospheric mantle // Chemical Geology. 558, p. 119915.

Bekker, T. B., Inerbaev, T. M., Yelisseyev, A. P., Solntsev, V. P., Rashchenko, S. V., Davydov, A. V., Shatskiy, A. F. & Litasov, K. D., 2020. Experimental and Ab Initio Studies of Intrinsic Defects in "antizeolite" Borates with a Ba12(BO3)66+Framework and Their Influence on Properties // Inorganic Chemistry. 59, 18, p. 13598-13606.

Goryainov, S. V., Likhacheva, A. Y., Shatskiy, A. F. & Rashchenko, S. V., 2020. In situ Raman Study of ОН-Perovskite MgSi(OH)6 at High Р–Т Parameters (up to 14 GPa, 420°С) // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 84, 9, p. 1123-1125.

Shatskiy, A., Arefiev, A. V., Podborodnikov, I. V. & Litasov, K. D., 2020. Liquid immiscibility and phase relations in the system KAlSi3O8-CaMg(CO3)2 ± NaAlSi2O6 ± Na2CO3 at 6 GPa: Implications for diamond-forming melts // Chemical Geology. 550, 17 p., 119701.

Shatskiy, A., Bekhtenova, A., Podborodnikov, I. V., Arefiev, A. V. & Litasov, K. D., 2020. Metasomatic interaction of the eutectic Na- and K-bearing carbonate melts with natural garnet lherzolite at 6 GPa and 1100–1200°C: Toward carbonatite melt composition in SCLM, // Lithos. 374-375, 17 p., 105725.

Borodina, U., Goryainov, S., Oreshonkov, A., Shatskiy, A. & Rashchenko, S., 2020. Raman study of 3.65 Å-phase MgSi(OH)6 under high pressure and the bands assignment // High Pressure Research. 40, 4, p. 495-510.

Bekker, T. B., Litasov, K. D., Shatskiy, A. F., Sagatov, N. E., Krinitsin, P. G., Krasheninnikov, S. P., Podborodnikov, I. V., Rashchenko, S. V., Davydov, A. V. & Ohfuji, H., 2020. Towards the investigation of ternary compound in the Ti-Al-Zr-O system: Effect of oxygen fugacity on phase formation // Journal of the European Ceramic Society. 40, 10, p. 3663-3672.